基于插灰幀提高3D圖像顯示質量的解決方案

　　2 插灰幀技術降低3D串擾和圖像模糊原理

　　由圖2(c)可知，在左右眼的圖像序列中插入灰幀后，使左右眼圖像間增加了1/(2H)時間間隔，可以使左右眼的圖像完全分離開，有效減輕了主動快門式3D顯示的串擾問題。

　　液晶顯示裝置部分原理圖如圖3所示，由源驅動器、門驅動器、液晶單元集、以及VCOM電壓產生電路組成。

　　液晶單元集由m×n個像素組成(如圖3第3部分所示)，每個像素單元包含一個TFT(薄膜晶體管)和像素電容器，像素電容器包含顯示電極和公共電極，并且顯示電極與TFT的源極相連，所有公共電極連接在一起與VCOM電壓相連。

　　為了避免液晶面板在顯示畫面時出現閃爍現象以及使液晶分子可以向兩個不同方向發生交替偏轉，公共電極(VCOM)的電壓值設置在像素信號的中值附近。像素電容器兩端的不同電壓是導致液晶分子發生不同角度偏轉的主要原因。偏轉角度的不同致使液晶分子透光度不同，從而可以顯示不同的亮度，由不同亮度的像素單元矩陣就構成了顯示畫面。

　　圖像模糊以及圖像拖尾現象的出現，部分主要原因是像素電容器充放電速度慢和液晶分子響應時間長所引起的。當顯示運動畫面時，由于相鄰兩幀圖像差別比較大，像素電容器兩端電壓需要進行較大的跳變，液晶分子需要向兩個方向偏轉，響應時間(偏轉時間)會相應延長，從而導致了圖像模糊、圖像拖尾等現象。

　　在顯示3D畫面時，如圖2和圖4所示：第一幀為灰幀(G)、SW為正極性控制信號，則源驅動器輸出的Si為正極性像素信號， Si通過TFT向像素電容器預充電至電壓值為Ug+、充電時間為1/(2H)，如圖4所示;像素電容器電壓使得液晶分子發生偏轉、偏轉角度為￠g+，如圖5所示。當顯示Rn''幀時、SW依然為正極性控制信號，源驅動器輸出的Si仍然為正極性像素信號，Si通過TFT向像素電容器繼續充電至電壓值為U+、充電時間同樣為1/(2H)，如圖4所示;像素電容器電壓使得液晶分子繼續同向偏轉、偏轉角度至￠+，如圖5所示。下一個灰幀、SW為負極性控制信號，則源驅動器輸出的Si為負極性像素信號， Si通過TFT向像素電容器反向預充電至電壓值為Ug-、充電時間為1/(2H)，如圖4所示;以及使得液晶分子發生反向偏轉、偏轉角度為￠g-，如圖5所示。同樣當顯示Ln''幀時液晶分子繼續反向偏轉，偏轉角度至￠-。

　　由于插入灰幀使得像素電容器得到預充電，液晶分子預先偏轉了一定角度，減小了液晶分子需要偏轉的角度，同時在圖像信號到來時能夠使得液晶分子迅速偏轉并有較大角度的偏轉，使得液晶分子響應加快，降低了圖像模糊和拖尾等現象。

　　3 方法驗證

　　如圖4、圖5所示。在灰幀(G)時間段如果不做任何處理(空閑時間)或插入全黑幀，也能有效避免主動快門式3D顯示的串擾問題。但是如插黑幀曲線所示，插入黑幀圖像內容的像素電壓值為零，沒有對像素電容器進行預充電，液晶分子的響應時間將延長會導致圖像模糊，同時偏轉的角度將減小會導致亮度降低。

　　4 結束語

　　文章對現有的快門眼鏡式3D圖像顯示技術進行改進，提出一種基于插灰幀提高3D圖像顯示質量的解決方案。該方案對原始3D圖像幀進行倍頻后，在左右眼圖像幀中插入灰幀，使左右眼的圖像完全分離開，有效減輕了主動快門式3D顯示的串擾問題;以及在灰幀期間對像素電容器進行了預充電、使得液晶分子偏轉了一定的角度，減少了左眼(或右眼)圖像信號到來后液晶分子需要偏轉的角度，縮短了液晶分子的偏轉時間、加快了響應速度，很好解決了圖像模糊、拖尾問題。

　　參考文獻：
　　[1]王瓊華.3D顯示技術與器件[M].北京：科學出版社，2011
　　[2]Javidi B,Okano F.Three-Dimensional Television,Video, and Display Technologies[M].New York,USA:Spring,2002
　　[3]陳兆林.快門式3D液晶電視重影消除研究[J].電視技術,2012,36(16):29-32
　　[4]Chiang C Y,Chen K T,Chang Y C,et al.The effect of crosstalk for stereoscopic 3D dynamic moving image[C].SID Symposium Digest of Technical Paper,Los Angeles,USA:SID,2009:1-4
　　[5]龐志勇,譚洪舟,朱雄泳,等.基于盲信號處理方法的LCD運動圖像去模糊研究[J].中山大學學報(自然科學版),2010,49(2):17-21